用对氧的电子探针定量分析值测定石榴子石中Fe~(2+)与Fe~(3+)的含量

本文用对氧的电子探针定量分析值测定了几种石榴子石中Fe~(2+)与Fe~(3+)的含量,讨论了这种新方法中氧的测量精度,详细叙述了实验过程,并与常用的电价差值法和剩余氧计算法进行了比较。     

由电子探针分析数据估算角闪石、黑云母中的Fe~（3＋）、Fe~（2＋）

待定矿物化学式中阳离子数法是由电子探针分析值求矿物中Ｆｅ￣（３＋）、Ｆｅ￣（２＋）的新方法。在该方法中，矿物化学式中的阴离子数是唯一已知条件，阳离子数未知，通过本文给出的一系列步骤可以得出实际阳离子数的可能估计。进而求出Ｆｅ＿２Ｏ＿２、ＦｅＯ。该法对Ｆｅ＿２Ｏ＿３、ＦｅＯ的计算结果避免了出现负值，在总体上，该方法的计算结果较其它方法更接近其化学分析值。     

石榴子石中Fe~(2+)的穆斯堡尔谱研究

对十六个不同地质产状的镁铝榴石-铁铝榴石系列样品进行了穆斯堡尔谱研究。结果表明Fe~(2+)的四极矩双线的不对称程度A_s与样品地质产状密切相关:来自金伯利岩中的镁铝榴石A_s=(23±2)％;来自地幔包体中的镁铝榴石A_s=(16±1)％,来自各种变质岩中的镁铝榴石A_s=(6±3)％。     

电子探针定量分析测定FeO和Fe2O3含量常用方法的评定

直接测氧法测定矿物中FeO和Fe2O3含量，在其众多影响因素中，经测量不确定度评定发现，超轻元素氧的影响显著。一方面受电子探针仪器因素和基体校正精度的限制，氧的电子探针定量分析值的准确度很低；另一方面氧对FeO和Fe2O3含量的不确定度灵敏系数分别为8．981、9．981，将氧的测量不确定度再扩大近10倍。可见直接测氧法测定FeO和Fe2O3含量，仅因超轻元素氧的测量不确定度传递就会使其误差范围过大，效果不是很理想。而利用Fe的Lα、Lβ谱线强度比的价态效应推测矿物中FeO和Fe2O3含量，由于Lβ/Lα强度比与Fe^2＋／Fe^3＋比值之间关系曲线的确定，需要对矿物进行大量的系统性研究，甚至是否必然存在这种对应都还缺乏理论依据，可见此法也并不可靠。相对而言，常用的电价差值法和剩余氧计算法仍为优选方案。     

东天山阿奇山铅锌矿形成时代的确定:来自石榴子石LA-ICP-MSU-Pb年龄的制约

为确定新疆东天山阿奇山铅锌矿床的形成时间,采用LA-ICP-MS原位U-Pb同位素分析方法对矿体附近的石榴子石进行年代学研究.阿奇山铅锌矿区分布有大量层状石榴子石矽卡岩,与矿体产状一致,经岩相学观察,石榴子石主要为灰绿色(AQ4801)、褐色(AQ4803).其中灰绿色石榴子石样品无明显蚀变特征.褐色石榴子石碎裂结构发...     

宁芜地区梅山铁矿床矿物的电子探针分析和稀土元素地球化学特征

梅山铁矿床位于长江中下游成矿带宁芜盆地北段,矿体赋存于辉长闪长玢岩和下白垩统大王山组辉石安山岩的接触带。研究表明,梅山铁矿的石榴石以钙铁榴石为主,为钙铁-钙铝榴石系列,与传统意义矽卡岩矿床的石榴石组成相似;磁铁矿和赤铁矿具有斑岩铜矿和Kiruna型矿床的双重特征;赤铁矿和菱铁矿显示热液交代成因特征,但赤铁矿至少有2个成矿世代。成矿母岩辉长闪长玢岩、磁铁矿及磷灰石具有相似的稀土配分模式,暗示三者具有同源性。辉长闪长玢岩无Eu异常,代表了高氧逸度下岩浆的分离结晶作用;磁铁矿和磷灰石均具有中度负Eu异常,可能是在辉长闪长玢岩发生钠长石化的过程中,Eu以Eu2+形式在钠长石内富集,造成流体Eu亏损,后来生成的磷灰石和磁铁矿继承了流体的Eu含量特征,辉长闪长玢岩的钠长石化导致富Fe2+硅酸盐矿物淋滤铁元素进入流体,为矿床提供了铁物质。     

Fe~(3+)对羟磷灰石溶解特性的影响

羟基磷灰石(HAP)对溶解性Fe~(3+)具有良好的去除作用,其反应机理尚未明确。基于HAP的溶解规律探究Fe~(3+)去除过程的思路,研究了HAP在空白溶液和含Fe~(3+)溶液中溶解特性。对比研究结果表明:Fe~(3+)对HAP溶解的影响主要为表面吸附过程的抑制作用和溶解沉淀过程的促进作用,且浓度越大抑制作用越强。溶解初期(t≤4min)溶解-沉淀过程起主导作用,溶解速度快;后期(t>4min)表面吸附起主导作用,溶解速度慢。     

国外电子探针铀-钍-铅定年方法及其在构造分析中的应用前景

对电子探针U-Th-Pb定年方法的基本原理、样品的制备和分析、年龄计算方法和误差分析进行了较系统的介绍,并对电子探针定年在构造分析中的应用前景作了展望.电子探针定年方法适用于经历了包括流体作用和重结晶作用变质事件的单一和复杂成因的独居石、锆石矿物,不仅是一个评价变质和变形时间的有效普查工具,而且它的原位性和高分辨能够用来制约构造变形和变质作用过程的绝对时间和速率,在构造分析中具有广阔的应用前景.     

应用电子探针技术研究北京密云放马峪铬铁矿床成因——来自含铬尖晶石矿物化学的证据

似层状铬铁矿床长期以来被认为是岩浆分异成因,但近年来有学者提出其中个别产在蛇绿岩中。本文选择北京放马峪似层状铬铁矿床中纯橄岩、辉橄岩和辉石岩中不同类型的含铬尖晶石进行了电子探针分析。研究表明,岩浆早期的纯橄岩和辉橄岩中的铬尖晶石富铬(Cr2O3平均43.32%),而岩浆晚期辉石的结晶消耗了大量Cr3+,由于氧逸度的升高,在辉石岩的单斜辉石中出溶贫铬的铬磁铁矿(Cr2O3平均10.32%)和富铝尖晶石(Cr2O3平均15.77%)。与世界上不同类型铬尖晶石的矿物化学特征进行对比,可以认为放马峪铬铁矿床是产在阿拉斯加型岩体中的早期岩浆矿床,而与蛇绿岩无关。本文对放马峪铬铁矿床成因和成矿专属性的限定,为这类镁铁-超镁铁岩体的铬、铜镍、铂族元素的找矿勘查提供了依据。     

海南岛石碌矽卡岩铁矿石中石榴子石的熔融包裹体及其意义

对石碌铁矿一块具有代表性的新鲜矽卡岩铁矿石标本进行了岩石薄片显微镜观察、电子探针和喇曼光谱分析研究.在石榴子石中发现了熔融包裹体.这些包裹体主要特点是大小悬殊和成群或成带分布,最大者达98μm×5μm,最小者为1μm×1μm,多数包裹体长约5～30μm,宽约2～7μm,也有不少呈孤立状散布在石榴子石中.其形态多样,呈纺锤形、哑铃形,串珠状,藕形,近圆形和不规则状.研究的矽卡岩主要由钙铁榴石组分高的石榴子石、磁铁矿、石英、透闪石和透辉石组成,还有呈定向和星点分布的磷灰石,少量锆石与榍石;石榴子石中的熔融包裹体捕获的熔体由含Ca、Fe、Al和挥发分(H2O和CO2)的硅酸盐熔融体组成.在熔融包裹体冷却过程中,由于温度缓慢降低,赤铁矿、钙铁榴石、石英、方解石和透辉石从上述硅酸盐熔体中析出,剩下的残余熔体不混溶,变成含有Ca和Si等杂质的铁质熔体、含si、Fe的碳酸盐熔体和含Ca、Al、Fe的硅酸盐熔体.喇曼光谱测定显示,石榴子石中熔融包裹体含有石榴子石、赤铁矿和方解石,个别含少量水蒸气.磁铁矿含有可疑的Fe、Sj熔融包裹体和Sj、Fe熔融包裹体.在透辉石-透闪石矽卡岩铁矿石的石榴子石里发现大量熔融包裹体的事实无疑.矽卡岩铁矿石石榴子石中熔融包裹体的首次发现,它可能有助于石碌铁矿床挖掘老矿潜力和拓宽找矿的新思路.     

电子探针测年方法应用于粤北长江岩体的铀矿物年龄研究

晶质铀矿被认为是花岗岩型铀矿成矿的主要矿源提供者,在评价岩体的含矿性和确定成岩成矿年龄方面有重要意义。长江岩体属于诸广山复式岩体的一部分,是粤北地区重要的产铀花岗岩体,本文利用电子探针对该岩体中的铀矿物进行研究。结果表明:长江岩体中的铀矿物多以充填或被黄铁矿包围的形式存在,或者分布于石英、黑云母、绿泥石等矿物中;铀矿物类型主要有晶质铀矿、沥青铀矿、铀石、铀钍石四种。晶质铀矿/沥青油矿的化学年龄值可分为三组:~155 Ma、~106 Ma和~74 Ma。第一组年龄代表岩体的形成时代,后两组年龄代表铀矿的多期次成矿作用年龄。铀矿物从成岩后到~106 Ma,成分没有发生明显变化,直到~74 Ma后才发生明显的U元素活化、迁移。因此,可以推测长江岩体地区主要的铀矿成矿期应发生在~74 Ma及之后。     

The stoichiometric effects of ferric iron substitutions in serpentine from microprobe data

ABSTRACT

Given that secondary magnetite is common in serpentinites, it is clear that serpentinites are oxidized rocks. Questions remain, however, concerning the distribution of ferric iron among magnetite and serpentine minerals and the role of ferric iron-rich serpentine in the formation of secondary magnetite. Direct determination of ferric iron in serpentine is not possible using an electron microprobe. We show, however, that the stoichiometic effects of ferric iron substitutions are detectable, although not quantifiable, by microprobe. First, we demonstrate that for studies that provide both microprobe analyses of major elements of serpentine and Mössbauer analysis of ferric iron, substitution effects are obvious. Next, it is equally clear that the early veins forming at the onset of olivine hydration (type 1 veins) show no indication of the presence of ferric serpentine, although a small amount of ferric ‘brucite’ may occur. Finally, we show that secondary (type 2) veins, which form as the system becomes open to fluids in equilibrium with plagioclase or pyroxene, contain, in addition to significant alumina, stoichiometric indications of ferric iron substitution. The serpentine in these veins is magnesian, usually with Mg#s around 96–98. Thus, even if a significant proportion of this iron is ferric, it comprises only a small fraction of the total ferric iron budget of the rock. Given that reduced iron is known to be abundant in early-formed brucite and early-formed serpentine and given that brucite, in particular, is absent from evolved serpentine veins, we propose that most magnetite in serpentinites forms as a tertiary product via oxidation of brucite.     

石榴石钇(Y)元素电子探针分析及应用——以佛子岭石榴云母片岩为例SCIEI北大核心CSCD

石榴石是最重要的造岩矿物之一,通常能够保留早期的矿物结构和物质并记录较为晚期的变形和变质反应。石榴石钇(Y)元素环带特征丰富、复杂,不同的环带特征通常暗示不同的形成环境或经历了不同的变质事件,是变质演化历史研究的重要媒介之一。以往的研究中,多以LA-ICP-MS作为石榴石Y元素的主要分析手段,EPMA主要用于主量元素的分析。但是,LA-ICP-MS的束斑尺寸(44μm)和基底效应较EPMA(0~5μm)大,当石榴石颗粒小、包体和裂隙发育或成分环带以微区尺寸内存在较大变化时,大束斑更容易覆盖某些特殊信息。通过对石榴石Y元素测试参数的调试和标样验证,最终确定峰位测试时长和背景测试时长分别为140s和70s,并进行了PHA谱峰干扰剥离,降低检测限至54×10^(-6)。本文将通过对比佛子岭石榴云母片岩(LD025)4颗石榴石的EPMA主、微量原位分析(Ca、Mg、Mn、Fe、Y、Al、Si、Cr、Ti、Na)和LA-ICP-MS石榴石Y元素分析结果,论证EPMA分析Y元素的可行性。石榴石X-ray Mapping和主量成分剖面揭示该4颗石榴石均为生长环带,Mn呈钟形分带,Y与X Sps呈强烈正相关性,与X Grs、X Alm、X Prp相关性不清晰。EPMA和LA-ICP-MS分析结果显示Y含量曲线在核部和幔部具有良好的一致性,Grt1~Grt3中Y均表现出自核部(500×10^(-6)~1200×10^(-6))向幔部(200×10^(-6)~500×10^(-6))逐渐降低,极边部Y含量低(20×10^(-6)~200×10^(-6))且变化复杂;Grt4中Y含量差异相对较小(180×10^(-6)~450×10^(-6)),仅在边部出现不同程度的升降。因EPMA对于Y元素含量较低(<200×10^(-6))时灵敏度不够或者LA-ICP-MS束斑尺寸大容易掩盖边部窄带成分真实变化等原因,二者在边部Y元素差异较大。分别对EPMA和LA-ICP-MS的分析结果应用Grt-Xtm温度计和Grt单矿物压力计获得的变质PT结果显示Grt1~Grt3(核-幔-边)和Grt4(核-边)均记录较为完整、统一的温压演化过程。M1→M2→M3的变质温压变化分别为T=530~544℃、P=0.78~0.82GPa→T=577~616℃、P=0.89~0.98GPa→T=631~661℃、P=1.01~1.07GPa,表现为顺时针演化型式,M1至M3反映的是一个“暖俯冲”过程。根据温度评价结果,Grt1~Grt3(1.2~1.4mm,自形程度高)形成时间应早于Grt4(0.8mm,自形程度低)。由此可知,大颗粒的石榴石Y元素含量及变化特征通常更容易揭示相对完整的变质演化历史。本次研究为变泥质岩演化历史、变质温压评价等研究提供了不同视角和思路,结合EPMA主量(矿物成分、X-ray mapping、BSE分析)和微量元素(Y等)分析能够更加精准、全面地解读地质信息。     

浙西南松阳地区石榴辉石岩变质作用演化与地质意义

浙西南松阳地区的八都群中分布有一套基性变质岩:石榴辉石岩与石榴角闪岩,其变质作用演化特点目前尚不明确。根据岩相学和矿物微区化学系统研究,发现石榴角闪岩是由石榴辉石岩退变而来,而非由榴辉岩退变而来,并经历了三个变质演化阶段,分别为峰期高压麻粒岩相阶段(M1),其矿物组合为石榴石+次透辉石±钛铁矿±石英;峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2),以出现典型的减压反应结构和斜方辉石+斜长石(An_(90-92))为标志;角闪岩相退变质阶段(M3),以角闪石+斜长石(An_(33-53))+钛铁矿±次透辉石±石英等退变矿物组合为特征。相平衡模拟与传统地质温压计结合限定M1期温压条件为P=11. 6～12. 5kbar,T=780～840℃,M2期温压条件为P=7. 4～8. 2kbar,T=800～880℃,M3期温压条件为P=6. 6～7. 5kbar,T=500～560℃,三个变质阶段的温压条件具有典型的顺时针近等温减压型ITD型特征,这种演化轨迹通常代表加厚下地壳快速折返地表的动力学过程,因此,该项研究对华夏地块构造作用演化的动力学过程具有重要意义。     

Recalibration of mutually consistent garnet–biotite and garnet–cordierite geothermometers

Garnet–biotite and garnet–cordierite geothermometers have been consistently calibrated, using the results of Fe²⁺–Mg cation exchange experiments and utilizing recently evaluated nonideal mixing properties of garnet. Nonideal mixing parameters of biotite (including Fe, Mg, Al^VI, and Ti) and of cordierite (involving Fe and Mg) are evaluated in terms of iterative multiple least-square regressions of the experimental results. Assuming the presence of ferric Fe in biotite in relation to the coexisting Fe-oxide phases (Case A), and assuming the absence of ferric Fe in biotite (Case B), two formulae of garnet–biotite thermometer have been derived. The garnet–cordierite geothermometer was constructed using Margules parameters of garnet adopted in the garnet–biotite geothermometers. The newly calibrated garnet–biotite and garnet–cordierite thermometers clearly show improved conformity in the calculated temperatures. The thermometers give temperatures that are consistent with each other using natural garnet–biotite–cordierite assemblages within ±50 °C. The effects of ferric Fe in biotite on garnet–biotite thermometry have been evaluated comparing the two calibrations of the thermometer. The effects are significant; it is clarified that taking ferric Fe content in biotite into account leads to less dispersion of thermometric results.     

原地-半原地深熔花岗岩特征: 以华北克拉通北缘包头地区石榴花岗岩为例

在华北克拉通北缘大青山地区,广泛的深熔作用导致新太古代晚期石榴花岗岩发育。石榴花岗岩空间上与新太古代晚期大青山表壳岩（主要为石榴黑云母片麻岩）共生,渐变过渡。宏观上岩性具有不均一性,在包头哈德门沟一条实测地质剖面上可以观察到石榴混合闪长岩、石榴混合石英闪长岩和石榴混合花岗闪长岩等不同岩石类型。岩相学研究表明,石榴花岗岩与源岩矿物组合相近,但含量却大不相同。石榴花岗岩和源岩中的石榴石特征十分相似。石榴石周围存在放射状黑云母,是典型的逆反应结构。研究表明深熔作用可能发生在具有顺时针P-T轨迹的变质作用演化峰期及峰期后近等温降压阶段,主要发生钾长石熔融和黑云母熔融。地球化学特征研究表明石榴花岗岩与石榴黑云母片麻岩具有亲缘关系,均表现出高Al₂O₃、CaO含量,K₂O/Na₂O比值存在较大变化,富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P和Ti。但是,石榴花岗岩存在组成变化,Eu富集型和亏损型稀土模式为原地-半原地深熔花岗岩的标志性特征。SHRIMP锆石年代学研究表明深熔作用发生在2.43Ga之前,与区内新太古代晚期水平顺层滑脱变形有关,揭示华北克拉通北缘新太古代晚期构造热事件。

     

Micro-XANES determination of ferric iron and its application in thermobarometry

Micro-X-ray absorption near-edge structure (XANES) analysis was employed to determine the content of ferric iron in minerals formed in ultrahigh-pressure (UHP) eclogites. It is observed that omphacite and phengite contain significant amounts of Fe³⁺/Fe_tot (0.2–0.6), whereas only very low contents are present in garnet (Fe³⁺/Fe_tot=0.0–0.03), the latter being consistent with results from stoichiometric charge-balance calculations. Furthermore, considerable variations in the Fe³⁺/Fe_tot ratios of omphacite and phengite are observed depending on the textural sites and local bulk chemistry (eclogite and calc-silicate matrix) within one thin section. The oxidation state of isofacial minerals is thus likely to depend on the local fluid composition, which, in the studied case, is controlled by calcareous and meta-basic mineral compositions. These first in-situ measurements of ferric iron in an eclogite sample from the Dabie Shan, E China, are used to recalculate geothermobarometric data. Calculations demonstrate that the temperature during UHP metamorphism was as high as 780 °C, about 80–100 °C higher than previously estimated. Temperatures based on charge balance calculations often give erroneous results. Pressure estimates are in good agreement with former results and confirm metamorphism in the stability field of diamond (43.7 kbar at 750 °C). These P–T data result in a geothermal gradient of ca. 6 °C/km during UHP metamorphism in the Dabie Shan. However, accounting for ferric iron contents in geothermobarometry creates new difficulties inasmuch as calibrations of geothermometers may not be correctable for Fe³⁺ and the actual effect on Mg–Fe²⁺ partitioning is unknown. The present study further shows that micro-XANES is a promising technique for the in situ determination of ferric iron contents without destroying the textural context of the sample: a clear advantage compared to bulk methods.     

石榴石Lu-Hf、原位独居石U-Pb定年对多期变形的时代制约——以北祁连托勒牧场为例

多期变质变形事件的精确年代限定是造山构造年代学研究的热点问题之一。本文尝试运用面理弯切轴测量技术,结合石榴石Lu-Hf和原位独居石U-Pb定年,厘定北祁连托勒牧场地区石榴石和斜长石斑晶记录的两期构造变形事件:石榴石斑晶生长记录的早期构造变形事件年代为512.3±2.7Ma;斜长石斑晶生长记录的晚期构造变形事件年代不早于481.0±2.3Ma,并推断该期构造变形水平挤压主应力方向为北东-南西。斜长石斑晶内未发现独居石,用于年代学测试的独居石颗粒均位于斜长石斑晶外基质中。显微构造分析认为,独居石生长不早于斜长石斑晶。481.0±2.3Ma的独居石U-Pb年龄,应为斜长石斑晶所记录构造变形的时代下限。结合前人锆石U-Pb定年和Hf同位素研究结果分析认为,获得的512.3±2.7Ma石榴石-全岩Lu-Hf等时线年龄,代表了祁连洋俯冲过程中石榴石的生长时间,后期变质变形作用未对石榴石的Lu-Hf同位素体系产生明显影响。结合显微构造分析,石榴石Lu-Hf定年可为早期构造变形提供有效年代学制约。     

电子探针化学测年在攀枝花大田晶质铀矿中的应用及其意义

晶质铀矿和沥青铀矿是热液铀矿床的主要工业铀矿物,在研究热液铀矿床成因及成矿规律方面具有重要的意义。攀枝花大田地区是我国混合岩型热液铀矿分布区,已发现粗粒特富铀矿滚石(铀含量10%)及较富基岩矿石(铀含量为0.1%~2%),主要铀矿物为晶质铀矿,对两种晶质铀矿成分及形成时代的研究对该区混合岩型热液铀矿成矿规律研究具有重要的价值。本文通过对大田地区滚石中的晶质铀矿和基岩矿石中的晶质铀矿进行矿物学及电子探针分析,研究了晶质铀矿的成分及形成时代。结果表明:(1)大田地区滚石和基岩矿石中的晶质铀矿除铅之外化学成分较为相似,两类矿石晶质铀矿中UO_2含量为77.36%~84.04%,ThO_2含量为0.98%~5.59%,PbO含量为1.79%~8.8%,其中滚石晶质铀矿中的铅含量低于基岩晶质铀矿,钍含量高于基岩晶质铀矿;(2)电子探针化学定年结果表明,基岩矿石晶质铀矿的形成时代为774.9~785.5 Ma,滚石晶质铀矿的形成时代为783.7 Ma,与传统同位素测年结果(775~777.6 Ma)非常一致,一方面说明滚石晶质铀矿和基岩晶质铀矿为同一时代的产物,另一方面说明电子探针原位测年方法是可靠的;(3)在后期的热液蚀变中,晶质铀矿先后发生了硅化、碳酸盐化及赤铁矿化,蚀变发生的时间分别为730.6Ma、699.8 Ma和664.0 Ma。此结论对研究攀枝花大田地区热液铀矿成矿时代及成矿作用过程提供了依据。